Biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng khiến cho nhiều quốc gia, nhiều khu vực trên thế giới ngày càng khó tiếp cận với nguồn nước sạch, chi phí phát triển hạ tầng nước ở nhiều nơi ngày càng đắt. Tuy nhiên tình trạng thiếu nước có thể giải quyết phần nào thông qua những vật liệu mới.

Bầu khí quyển của trái đất chứa lượng nước tương đương 10% lượng nước ngọt có trong mọi hộ trên thế giới. Do vậy tạo nước từ không khí có thể là giải pháp khả thi giải quyết tình trạng thiếu nước trên toàn cầu.

Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Hoa Kỳ (DARPA) đã đầu tư vào 6 dự án nghiên cứu cách khai thác nước từ khí quyển. 45 triệu USD đã chi cho các vật liệu hấp thụ nước. Mục tiêu của DARPA là các thiết bị di động hoặc năng lượng thấp có thể tạo ra nước uống từ không khí trong nhiều điều kiện khác nhau. Nước này có thể phục vụ cho các quân nhân thực hiện nhiệm vụ nhân đạo, hỗ trợ dân thường.

Đối với nước cho nông nghiệp, mới đây các nhà khoa học đã phát triển thành công một tấm hydrogel và được lắp cùng với một hộp chứa cây trồng. Những hạt trong tấm hydrogel sẽ hấp thụ hơi ẩm từ không khí vào ban đêm, sau đó khi trời sáng, lượng nước mà nó hấp thụ đêm qua sẽ được giải phóng, tạo ra độ ẩm cho cây trồng trong hộp. Từ ứng dụng này có thể thấy hydrogel có thể sẽ đóng vai trò lớn trong việc phát triển những công nghệ tạo nước trong tương lai.

Một cách thu thập nước khác cũng được các chuyên gia nghĩ đến đó là lấy nước từ sương, sương mù. Sương chính là phần nước ngưng tụ trên các tán lá qua đêm. Còn sương mù là thứ phổ biến với những nơi như Sapa, hay London.

Ý tưởng là vậy nhưng triển khai thực tế lại khá phức tạp, cả sương mù và sương đọng trên lá thường hình thành ở những khu vực có sự thay đổi nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm.

Vào năm 2017, một vật liệu có tên gọi: “Khung kim loại hữu cơ (MOFs)” ra đời. MOFs là một chất rắn, xốp bao gồm các ion kim loại được kết nối với nhau qua các phân tử hữu cơ. Các phân tử hữu cơ có thể giữ lại độ ẩm của không khí. Sau đó khi gặp ánh nắng mặt trời, các phân tử này sẽ giải phóng nước.

Theo ông Omar Yaghi, nhà khoa học vật liệu tại Đại học California: “Thiết kế này có thể hoạt động tốt ở cả những khu vực có khí hậu khô”.

Một nghiên cứu khác ở Đại học Texas lựa chọn cách sử dụng các tấm polyme để tạo ra hydrogen, từ đó giữ nước trong các môi trường ẩm. Dù như vậy cách này sẽ không hiệu quả trong môi trường khô nhưng ở nơi ẩm nó tạo ra nhiều nước hơn MOFs. Ngoài ra việc kết hợp thiết kế này với các vật liệu khác cũng rất linh hoạt. Tuy nhiên vẫn cần kiểm chứng khả năng hoạt ổn định lâu dài.